介绍 

在当今瞬息万变的时代，我们不能否认无线电子产品占据了我们的生活，无论是智能手机、笔记本电脑、手表还是遥控器。毫无疑问，我们的生活围绕着这些小发明旋转。几乎所有这些都由 Batteries 0r Cells 作为主要电源提供燃料。我们不会制造任何无线电子设备，只依赖有线电源；没有电池，即使是电动汽车和太空任务也无法实现。

电池是一种电化学电池（或封闭和保护材料），可以充电以提供静态电势以提供能量或在需要时释放电荷。

电池是承受 1.5V 至 3V 范围内直流电压的单个单元。电池更准确地说是两个或多个并联或串联或两者并联连接的电池的集合，从而产生更高的电压和电流。即使实际上电池和电池是不同的东西，它们也可以互换使用。

电池类型 

电池的基本分类如下

1. 原电池或不可充电电池
2. 二次电池或充电电池

标准电化学电池

电化学电池是一种可以从其中发生的化学反应中产生电能，或使用提供给它的电能来促进其中的化学反应的装置。这些设备能够将化学能转化为电能，反之亦然。电化学电池的典型示例是标准的 1.5 伏电池，用于为许多电器（如电视遥控器和时钟）供电。

电化学电池的功能部件

• 负极
• 正极
• 电解液
• 分隔器
• 集电器

图 1：电化学电池的基本组成

在负电极

阳极：在电化学电池中，负极通常是金属或合金或氢（铅金属或 PbA 的糊状物）。在放电过程中，它向外部电路释放电子，被氧化。在充电过程中，从外部电路接受的电子减少。

充电时：M ⁺ + e ^-       （还原是获得电子）

放电时：M ^{- -}  e ^-     （氧化是失去电子）

在正极

阴极：在电化学电池中，正极通常是金属氧化物、硫化物或氧气（PbA 为氧化铅）。在放电期间，从电路中接受的电子减少。在充电过程中，向外部电路放弃电子，被氧化。

充电时：M ^-      e  ^-          （氧化是失去电子）

放电时：M ⁺⁺ e- （还原^是         得电子）

电解液

当电子在外部电路中移动时，补偿离子必须在电池内部移动

• 阳离子是带净正电荷的离子：在放电过程中，它们通过电解质向正极移动。
• 阴离子是带净负电荷的离子：在放电过程中，它们通过电解质向负电极移动。

 电解质为电极之间的内部离子电荷转移提供了介质。电解质通常是一种溶剂，含有溶解的化学物质——酸、碱或盐——提供离子导电性。它必须是电子绝缘体以避免自放电。

分离器和集电器 

隔膜将正极和负极电隔离，以避免电池短路和自放电，通常由玻璃毡或纤维、聚乙烯或聚合物制成。

由于电极通常由粉末制成，因此集电器是金属箔——电极附着在其上——将电流传导至电池端子。

重要特征

以下是电化学电池的一些重要特性，它们定义了这些电池的性质、能力和应用。

电源容量

它是存储在电池中的能量，以瓦特小时为单位。

瓦时 = V * I * 小时

单位：Ah/mAh

电源能力

它表示电池可以充电或放电的能量（或电流；因为电压通常是固定的）。它也被称为 C 级或 C 级。电池的容量通常额定为 1C，这意味着额定为 1Ah 的充满电的电池应提供 1A 的电流一小时。

理论上，它的计算方法是 Ah 除以 1 小时。

例如： 

25000 毫安小时 / 1 小时 = 25000 毫安 = 25 A = 25 C         

标称电压

标称电压：它是电池/电芯在最大值和最小值之间的标称/平均电压。

单位：伏特

充电电流

它是可用于为电池充电的最大电流。

单位：安培

充电电压

放电电流

它是可以从电池汲取并输送到负载的电流。如果负载汲取的电流大于额定放电电流，电池会很快耗尽，从而导致电池快速升温，进而导致电池爆炸。

单位：安培

保质期

保质期定义了电池可以保持供电的时间段，并且应该能够在额定时间段内使用它。 保质期主要是针对不可充电电池考虑的。

截止电压

它是电池可以被视为完全放电的电压，之后如果我们仍然试图从中放电，电池就会损坏。

循环寿命 

电池可以充电和放电的循环次数决定了循环寿命。循环寿命越长，电池的质量就越好。

功率密度

它定义了给定体积质量下电池的功率容量。

单位：Wh/Kg

一些突出的电池技术

铅酸电池 (PbA)

铅酸是第一个用于商业用途的可充电电池，于 1859 年发明。

铅酸不受记忆影响。将电池长时间浮充不会造成损坏。电池的电荷保持能力在充电电池中是最好的。

成分：

• 正极：过氧化铅（PbO2）；深巧克力棕色。
• 负极：海绵铅； 灰色。
• 电解质： 稀硫酸（H2SO4）；31% 的硫酸。

图 2：PbA 洞察（a）放电（b）充电；(c) PbA电池零件^[1]

^电极反应

应用：

• 它们总是用于非便携式应用，例如太阳能电池板储能、车辆点火和照明、备用电源以及发电/配电中的负载均衡。
• 它们用于汽车、UPS（不间断电源）、机器人、重型机械等。
• 医院设备、轮椅和应急照明的首选。

规格：

• 标称电压：2V 至 2.4V
• 最常用的：2V、6V、12V 和 24V 电池。
• 功率密度：7 Wh/Kg。
• 自放电率：3-20%/月
• 快速充电：8 至 16 小时。 
• 循环寿命：200 至 300 次放电/充电循环。 
• 工作温度：-20至60摄氏度

图 3：商用 PbA 电池^[3]

优点：

• 成本便宜
• 轻松充电
• 高功率输出能力

缺点：

• 非常重
• 占用空间大
• 功率密度非常低